傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)一金屬箔式應(yīng)變片性能—單臂電橋1、試驗(yàn)?zāi)康睦斫饨饘俨綉?yīng)變片，單臂單橋的工作原理和工作狀況。2、試驗(yàn)措施在CSY－998傳感器試驗(yàn)儀上驗(yàn)證應(yīng)變片單臂單橋的工作原理3、試驗(yàn)儀器CSY－998傳感器試驗(yàn)儀4、試驗(yàn)操作措施所需單元及部件：直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大器、雙孔懸臂梁稱(chēng)重傳感器、砝碼、一片應(yīng)變片、F/V表、主、副電源。旋鈕初始位置：直流穩(wěn)壓電源打倒±2V檔，F(xiàn)/V表打到2V檔，差動(dòng)放大增益最大。試驗(yàn)環(huán)節(jié)：（1）理解所需單元、部件在試驗(yàn)儀上的所在位置，觀測(cè)梁上的應(yīng)變片，應(yīng)變片為棕色襯底箔式構(gòu)造小方薄片。上下二片梁的外表面各貼二片受力應(yīng)變片。（2）將差動(dòng)放大器調(diào)零：用連線將差動(dòng)放大器的正（＋）、負(fù)（－）、地短接。將差動(dòng)放大器的輸出端與F／V表的輸入插口Vi相連；啟動(dòng)主、副電源；調(diào)整差動(dòng)放大器的增益到最大位置，然后調(diào)整差動(dòng)放大器的調(diào)零旋鈕使F／V表顯示為零，關(guān)閉主、副電源。(3)根據(jù)圖１接線R1、R2、R3為電橋單元的固定電阻。R4為應(yīng)變片；將穩(wěn)壓電源的切換開(kāi)關(guān)置±4V檔，F(xiàn)／V表置20V檔。啟動(dòng)主、副電源，調(diào)整電橋平衡網(wǎng)絡(luò)中的W1，使F／V表顯示為零，等待數(shù)分鐘后將F／V表置2V檔，再調(diào)電橋W1（慢慢地調(diào)），使F／V表顯示為零。(4)將測(cè)微頭轉(zhuǎn)動(dòng)到10㎜刻度附近，安裝到雙平行梁的右端即自由端（與自由端磁鋼吸合），調(diào)整測(cè)微頭支柱的高度（梁的自由端跟隨變化）使V/F表顯示值最小，再旋動(dòng)測(cè)微頭，使V/F表顯示為零（細(xì)調(diào)零），這時(shí)的測(cè)微頭刻度為零位的對(duì)應(yīng)刻度。(5)往下或往上旋動(dòng)測(cè)微頭，使梁的自由端產(chǎn)生位移記下V/F表顯示的值，每旋動(dòng)測(cè)微頭一周即ΔX=0.5㎜，記一種數(shù)值填入下表：位移（mm）00.511.522.533.54電壓（mV）51.063.375.588.2102.3113.7127.3139.9155.1（6）根據(jù)所得成果計(jì)算敏捷度ΔS=ΔV/ΔX（式中ΔX為梁的自由端位移變化，ΔV為V/F表顯示的電壓值的對(duì)應(yīng)變化。敏捷度：ΔV=155.1-51.0=104.1ΔX=4-0=4ΔS=ΔV/ΔX=104.1/4=26.025（7）試驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源，所有旋鈕轉(zhuǎn)到初始位置。注意事項(xiàng)：(1)電橋上端虛線所示的四個(gè)電阻實(shí)際上并不存在，僅作為一標(biāo)識(shí)，讓學(xué)生組橋輕易。(2)如指示溢出，合適減小差動(dòng)放大增益，此時(shí)差動(dòng)放大器不必重調(diào)零。(3)做此試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將低頻振蕩器的幅度關(guān)至最小，以減小其對(duì)直流電橋的影響。試驗(yàn)心得：通過(guò)本次的試驗(yàn)，讓我們理解金屬箔式應(yīng)變片，以及單臂單橋的工作原理和工作狀況。得知應(yīng)變片在一定的區(qū)間范圍內(nèi)的形變與電壓成線性關(guān)系，并可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)電橋的敏捷度，為后來(lái)的應(yīng)用打下理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。試驗(yàn)分析：本試驗(yàn)規(guī)定直流穩(wěn)壓電源可以做到精確穩(wěn)定可靠地工作，為電橋、運(yùn)放以及電壓表提供穩(wěn)定的電壓，最大程度地減少了由于電壓不穩(wěn)問(wèn)題所引起的誤差，使試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)能都盡量的精確客觀地反應(yīng)實(shí)際狀況；對(duì)運(yùn)放則規(guī)定其輸入阻抗要高，放大倍數(shù)大。使電阻應(yīng)變片所引起的微弱信號(hào)得以有效地放大，從而得到有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。運(yùn)放取電橋兩臂中間的電壓相對(duì)變化值來(lái)放大，由此來(lái)反應(yīng)電阻應(yīng)變片的是阻值變化狀況，并在試驗(yàn)一開(kāi)始可以通過(guò)電位器W1來(lái)調(diào)整電橋的平衡，當(dāng)把W1的調(diào)到使電橋平衡，當(dāng)試驗(yàn)只用一片電阻應(yīng)變片構(gòu)成單臂電橋時(shí)，此時(shí)運(yùn)放工作在同向或反向放大的狀態(tài)，當(dāng)使用兩片電阻應(yīng)變片時(shí)，組建成差動(dòng)半橋，此時(shí)運(yùn)放工作在差動(dòng)放大狀態(tài)，因此它既能作差動(dòng)放大，又可作同相或反相放大器。試驗(yàn)二金屬箔式應(yīng)變片:單臂、半橋、全橋比較一、試驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證單臂、半橋、全橋的性能及互相之間的關(guān)系。二、所需單元和部件:直流穩(wěn)壓電源，差動(dòng)放大器，電橋，V/F，測(cè)微頭，雙平行梁，應(yīng)變片有關(guān)旋鈕的初始位置：直流穩(wěn)壓電源打到±2V檔，V/F表打到2V檔，差動(dòng)放大器增益打到最大。三、試驗(yàn)環(huán)節(jié):1、按試驗(yàn)一措施將差動(dòng)放大器調(diào)零后，關(guān)閉主副電源。2、按試驗(yàn)一圖接線，圖中R4=Rx為工作片，r及W1為電橋平衡網(wǎng)絡(luò)。3、調(diào)整測(cè)微頭使雙平行梁處在水平位置，(目測(cè))，將直流穩(wěn)壓電源打倒±4V檔，選擇合適的放大增益，然后調(diào)整電橋平衡電位器W1，使表頭顯示零，(需預(yù)熱幾分鐘表頭才能穩(wěn)定下來(lái))4、轉(zhuǎn)測(cè)微頭，使梁移動(dòng)，每隔0.5㎜(旋轉(zhuǎn)一圈)讀一種數(shù)，將測(cè)得數(shù)值填入下表，然后關(guān)閉主副電源。位移（mm）00.511.522.533.54電壓（mV）010.824.134.045.356.468.880.8194.65、保持放大器增益不變，將R3固定電阻換為與R4工作狀態(tài)相反的另一種應(yīng)變片，即取二片受力方向不一樣的應(yīng)變片，形成半橋，調(diào)整測(cè)微頭使梁到水平位置(目測(cè))，調(diào)整電橋W1使V/F表顯示為零，反復(fù)(4)過(guò)程同樣測(cè)得讀數(shù)，填入下表：位移（mm）00.511.522.533.54電壓（mV）026.250.373.699.4123.2148.2172.0197.16、保持差動(dòng)放大器增益不變，將R1,R2兩個(gè)固定電阻換成另兩片受力應(yīng)變片(即R1換成，R2換成，)組橋時(shí)只要掌握對(duì)臂應(yīng)變片的受力方向相似，鄰臂應(yīng)變片的受力方向相反即可，否則互相抵消沒(méi)有輸出，接成一種直流全橋，調(diào)整測(cè)微頭，使梁到水平位置。調(diào)整電橋W1同樣使V/F表顯示為零。反復(fù)(4)過(guò)程將讀出的數(shù)據(jù)記入下表:位移（mm）00.511.522.533.54電壓（mV）58.3100.8142.2183.7224.1263.2300.4345.0381.2單臂：ΔV=94.6-0=94.6ΔX=4-0=4ΔS=ΔV/ΔX=94.6/4=23.65半橋：ΔV=197.1–0=197.1ΔX=4-0=4ΔS=ΔV/ΔX=197.1/4=49.275全橋：ΔV=381.2-58.3=322.9ΔX=4-0=4ΔS=ΔV/ΔX=322.9/4=80.725四、注意事項(xiàng):1、在更換應(yīng)變片時(shí)應(yīng)將電源關(guān)閉2、在試驗(yàn)過(guò)程中如有發(fā)現(xiàn)電壓表發(fā)生過(guò)載,應(yīng)將電壓量程擴(kuò)大3、在本試驗(yàn)中只能將放大器接成差動(dòng)形式,否則系統(tǒng)不能正常工作4、直流穩(wěn)壓電源打在±4V,不能打的過(guò)大,以免損壞應(yīng)變片或?qū)е聡?yán)重自熱效應(yīng)5、接全橋時(shí)請(qǐng)注意區(qū)別各片子的工作狀態(tài)方向五.實(shí)驗(yàn)心得：通過(guò)本次的試驗(yàn)，讓我們理解不一樣電橋的特性和實(shí)現(xiàn)措施，以及理解單臂電橋特性、差動(dòng)半橋特性和差動(dòng)全橋特性和他們各自的工作原理和工作狀況。得知單臂電橋的敏捷度最低，差動(dòng)半橋的敏捷度是單臂電橋的2倍和差動(dòng)全橋的敏捷度為單臂電橋的4倍；后來(lái)的應(yīng)用打下理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。試驗(yàn)三差動(dòng)變壓器(互感式)的性能一、試驗(yàn)?zāi)康?理解差動(dòng)變壓器原理及工作狀況二、所需單元及部件:音頻振蕩器,測(cè)微頭,雙線示波器,差動(dòng)變壓器,振動(dòng)平臺(tái)有關(guān)旋鈕初始位置:音頻振蕩器調(diào)至4KHZ左右,雙線示波器第一通道敏捷度500mv/div,第二通道敏捷度10mv/div,觸發(fā)選擇打到第一通道,主副電源關(guān)閉三、試驗(yàn)環(huán)節(jié):1、根據(jù)圖接線,將差動(dòng)變壓器(2組Lo的同名端相連),音頻振蕩器(必須在LV端接出),雙線示波器連接起來(lái),構(gòu)成一種測(cè)量電路,啟動(dòng)主副電源,將示波器探頭分別接至差動(dòng)變壓器的輸入端和輸出端,音頻振蕩器幅度旋鈕,使音頻LV信號(hào)輸入到Li的電壓Vp-p為2V2、轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭使測(cè)微頭與振動(dòng)平臺(tái)吸合,再向上轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭,使振動(dòng)平臺(tái)剛好吸合3、往下轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭,使振動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生位移,每位移0.5㎜,用示波器讀出差動(dòng)變壓器輸出端的峰峰值填入下表,根據(jù)所得數(shù)據(jù)計(jì)算敏捷度SoS=△V/△X(式中△V為電壓變化,△X為對(duì)應(yīng)振動(dòng)平臺(tái)的位移變化),作出V-X關(guān)系曲線。位移（mm）00.511.522.533.54電壓（mV）2510231020701790151012701000760480位移（mm）4.555.566.577.588.5電壓（mV）320560720112013601600184020702310四、思索:根據(jù)試驗(yàn)成果,指出線性范圍線性范圍：320-2500mV五、注意事項(xiàng):(1)差動(dòng)變壓器與示波器的連線應(yīng)盡量短些,以免引入干擾(2)差動(dòng)變壓器的兩次次級(jí)線圈必須接成差動(dòng)形式(即同名端相連,這可通過(guò)信號(hào)相位有否變化來(lái)判斷)六.試驗(yàn)分析：由于差動(dòng)變壓器制作上的不對(duì)稱(chēng)以及鐵心位置等等原因，存在零點(diǎn)殘存電動(dòng)勢(shì)，使得傳感器的輸出特性在零點(diǎn)附近不敏捷，給測(cè)量帶來(lái)了誤差。差動(dòng)變壓器的工作原理類(lèi)似一般電源變壓器的作用原理，差動(dòng)變壓器在使用時(shí)采用了兩個(gè)二次繞組反向串接，以差動(dòng)方式輸出，當(dāng)銜鐵處在中間位置時(shí)，兩個(gè)二次繞組互感相似，因而由一次側(cè)鼓勵(lì)引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相似，由于兩個(gè)二次繞組反向串接，因此差動(dòng)輸出電動(dòng)勢(shì)為零。試驗(yàn)五差動(dòng)變面積式電容傳感的靜態(tài)特性1、試驗(yàn)?zāi)康睦斫獠顒?dòng)變面積式電容傳感器的原理及其特性。2、試驗(yàn)措施在CSY－998傳感器試驗(yàn)儀上設(shè)計(jì)差動(dòng)變面積式電容傳感器3、試驗(yàn)儀器CSY－998傳感器試驗(yàn)儀4、試驗(yàn)操作措施所需單元及部件：電容傳感器、電壓放大器、低通濾波器、Ｆ／V表、激振器、示波器有關(guān)旋鈕的初始位置：差動(dòng)放大器增益旋鈕置于中間，Ｆ／V表置于Ｖ表２Ｖ檔，試驗(yàn)環(huán)節(jié)：（１）按圖接線。（２）F／V表打到20V，調(diào)整測(cè)微頭，使輸出為零。（３）轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭,每次0.5mm，記下此時(shí)測(cè)微頭的讀數(shù)及電壓表的讀數(shù)，直至電容動(dòng)片與上（或下）靜片復(fù)蓋面積最大為止。位移（mm）00.250.50.7511.251.51.752電壓（mV）010702160323042705320633074108420退回測(cè)微頭至初始位置。并開(kāi)始以相反方向旋動(dòng)。同上法，記下X(mm)及V(mv)值。位移（mm）00.250.50.7511.251.51.752電壓（mV）0-890-1960-3030-4180-5260-6320-7420-8630（4）計(jì)算系統(tǒng)敏捷度Ｓ。Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ（式中ΔＶ為電壓變化，ΔＸ為對(duì)應(yīng)的梁端位移變化），并作出Ｖ－Ｘ關(guān)系曲線。S1:ΔＶ=8420ΔX=2S1=ΔＶ/ΔX=8420/2=4210S2:ΔＶ=-8630ΔX=2S2=ΔＶ/ΔX=-8630/2=-4315Ｖ－Ｘ關(guān)系曲線S1：Ｖ－Ｘ關(guān)系曲線S2：試驗(yàn)結(jié)論：試驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)差動(dòng)電容的動(dòng)片位置上下移動(dòng)時(shí)，與兩組靜片之間的重疊面積發(fā)生變化，從而引起極間電容發(fā)生變化使電路輸出變化，實(shí)現(xiàn)傳感功能，通過(guò)試驗(yàn)加深了對(duì)差動(dòng)變面積式電容傳感器的工作原理的理解.工程部維修工的崗位職責(zé)1、嚴(yán)格遵守企業(yè)員工守則和各項(xiàng)規(guī)章制度，服從領(lǐng)班安排，除完畢平常